Nell'industria della lavorazione dei metalli, l'alluminio è ampiamente utilizzato nel settore aerospaziale, nella produzione automobilistica, nell'elettronica e in altri settori grazie alle sue proprietà di leggerezza e facilità di lavorazione. Tuttavia, la natura "facile da lavorare" dell'alluminio lascia spesso perplessi ingegneri e operatori: con innumerevoli utensili di fresatura disponibili sul mercato, come possono selezionare quello giusto per garantire la qualità della lavorazione, migliorare l'efficienza ed evitare l'usura inutile degli utensili e lo spreco di materiale?

SPEED TIGER ha rilasciato una guida dettagliata sulla selezione degli utensili di fresatura per la lavorazione dell'alluminio, con l'obiettivo di aiutare i produttori e gli ingegneri a comprendere meglio le caratteristiche dell'alluminio e a scegliere gli utensili più adatti alle diverse esigenze di lavorazione, ottimizzando così i processi e riducendo i costi di produzione.

L'alluminio è uno dei metalli più abbondanti sulla Terra e la sua leggerezza e malleabilità lo rendono ideale per numerose applicazioni industriali. L'alluminio è facile da fresare, il che lo rende molto apprezzato dai produttori. L'alluminio industriale è principalmente diviso in alluminio fuso e alluminio forgiato. L'alluminio fuso ha una maggiore flessibilità e una minore resistenza alla trazione, con costi di produzione inferiori e un contenuto più elevato di altri elementi come magnesio e silicio. L'alluminio forgiato, d'altra parte, è un metallo più puro con una minore resistenza all'usura, un'elevata resistenza al calore e prestazioni di taglio superiori rispetto all'alluminio fuso.

La sfida principale nella lavorazione dell'alluminio risiede nella dissipazione del calore. L'alluminio ha un punto di fusione molto più basso dell'acciaio, il che può portare alla fusione indotta dall'attrito tra l'utensile e il materiale, danneggiando sia il pezzo in lavorazione che l'attrezzatura. Pertanto, è fondamentale selezionare utensili di fresatura con la geometria, il rivestimento, le scanalature e gli angoli corretti.

Un utensile di fresatura è tipicamente composto da un codolo, un collo, delle scanalature e dei taglienti. Le scanalature sono la parte contenente i taglienti, che si estendono dalla punta dell'utensile al codolo. Il codolo è la sezione metallica cilindrica non tagliente da cui sono ricavate le scanalature.

La geometria di un utensile di fresatura si riferisce solitamente alla sua forma e al suo design di base. La scelta della forma dipende più dall'operazione di lavorazione che dal materiale stesso. Ad esempio:

• Frese a testa piatta (frese a testa quadra): Adatte per fresatura a tuffo, contornatura, scanalatura e fresatura laterale.
• Frese a collo lungo: Riducono le interferenze tra il pezzo in lavorazione e l'utensile, spesso utilizzate per la lavorazione di cavità.
• Frese a testa sferica: Ideali per creare contorni arrotondati e cavità a fondo piatto.
• Frese a raggio angolare: Comunemente utilizzate per la fresatura di stampi, in quanto riducono al minimo la necessità di frequenti cambi di utensile durante la lavorazione di tasche a fondo piatto e profili arrotondati.
• Frese coniche: Utilizzate per creare scanalature, fori e fresatura laterale angolata.

Oltre alle forme di base, sono disponibili varie opzioni di utensili per la fresatura. Ad esempio, gli utensili rompitruciolo migliorano l'evacuazione dei trucioli. Le frese a due e tre scanalature standard hanno bordi seghettati progettati per raccogliere i trucioli dalla superficie di taglio, consentendo velocità più elevate per prestazioni di avanzamento migliori. La geometria del rompitruciolo sfalsato riduce le dimensioni dei trucioli, migliorando l'evacuazione dei trucioli mantenendo una superficie semilavorata.

Inoltre, le frese ad alto bilanciamento sono progettate per raggiungere velocità di avanzamento e RPM più elevate. Questi utensili presentano forme della testa radicalmente alterate, che consentono velocità di taglio fino a 33.000 RPM. Per gestire il calore, molte frese ad alto bilanciamento incorporano sistemi di raffreddamento per abbassare le temperature delle lame. Alcune sono anche dotate di rompitruciolo per applicazioni di fresatura ad alta efficienza.

I rivestimenti sono trattamenti superficiali applicati alle teste degli utensili di fresatura per migliorare la durezza, ridurre l'usura, prolungare la durata dell'utensile e creare una barriera termica tra l'utensile e il pezzo in lavorazione. Alcuni rivestimenti migliorano anche l'evacuazione dei trucioli, riducendo ulteriormente i danni da attrito. Tuttavia, pochi materiali di rivestimento sono adatti all'alluminio.

Poiché l'alluminio è un metallo tenero, i rivestimenti degli utensili non devono fornire una significativa durezza aggiuntiva. Gli utensili non rivestiti possono forare l'alluminio in modo efficace. Tuttavia, a causa del basso punto di fusione dell'alluminio, i rivestimenti possono a volte essere necessari per ridurre il calore in eccesso.

• Rivestimento al carbonio amorfo tetraedrico (TB): Presenta un elevato coefficiente di lubrificazione, consentendo ai trucioli di allontanarsi dal materiale e riducendo la necessità di refrigerante. La sua durezza simile al diamante prolunga anche la durata dell'utensile.
• Nitruro di cromo alluminio + nitruro di silicio (nACRo): Adatto per applicazioni ad alto calore. nACRo protegge la testa dell'utensile dall'usura e può resistere a temperature fino a 1100°C prima di rompersi.

Generalmente, il nitruro di zirconio (ZrN) viene utilizzato per le leghe di alluminio abrasive. I rivestimenti diamantati amorfi migliorano la lubrificazione e la resistenza all'usura, prevenendo l'arrotondamento dei bordi e offrendo prestazioni superiori in applicazioni non ferrose.

Quando si seleziona un utensile di fresatura per l'alluminio, il numero di scanalature è forse la considerazione più critica. Le scanalature rimuovono i trucioli di alluminio dal pezzo in lavorazione, prevenendo l'intasamento.

Le scanalature si riferiscono al numero di taglienti che si avvitano lungo il corpo dell'utensile dalla sua punta. Ad esempio, una fresa a una scanalatura ha un tagliente, mentre una fresa a due scanalature ne ha due e così via.

Il numero di scanalature determina la rigidità di un utensile, la capacità di evacuazione dei trucioli, il tempo di usura, la precisione verticale e le prestazioni su materiali morbidi e duri. Generalmente, più scanalature aumentano la rigidità ma riducono l'evacuazione dei trucioli. Rispetto a una fresa a sei scanalature, un utensile a una scanalatura ha un tempo di usura, una precisione verticale e una rugosità superficiale inferiori. Tuttavia, spesso funzionano meglio su materiali più morbidi come l'alluminio.

Le frese per alluminio hanno tipicamente due o tre scanalature. Meno scanalature portano a un'usura eccessiva, mentre più scanalature ostacolano l'evacuazione dei trucioli durante la foratura ad alta velocità. Tuttavia, come discusso di seguito, esistono delle eccezioni.

La scelta tra frese a due e tre scanalature dipende dal compito. Le frese a due scanalature sono state a lungo lo standard per la fresatura dell'alluminio, mentre gli utensili a tre scanalature sono migliori per la finitura. In definitiva, la decisione si riduce alla preferenza e all'esperienza. Una maggiore rigidità migliora la resistenza all'usura, mentre meno scanalature migliorano i tassi di evacuazione dei trucioli.

L'angolo dell'elica è l'angolo tra l'asse dell'utensile e la tangente del suo tagliente. Gli utensili con angoli dell'elica più piccoli hanno taglienti a spirale più lenti rispetto a quelli con angoli maggiori.

L'angolo dell'elica è fondamentale per la lavorazione dell'alluminio. Per il taglio dell'alluminio, i tecnici utilizzano tipicamente angoli dell'elica di 45°, 50° e 55°. Questi angoli riducono al minimo le vibrazioni e raggiungono il miglior equilibrio tra rigidità ed evacuazione dei trucioli. Alcuni professionisti optano per utensili con angolo dell'elica variabile per una foratura di fori profondi più affidabile.

Un angolo dell'elica di 15° poco profondo offre un'eccellente rimozione dei trucioli e coppia di taglio, ma una debole trazione assiale. Angoli più ripidi superiori a 55° offrono una forte trazione assiale, ma spesso una coppia di taglio insufficiente per molte applicazioni in alluminio.

Per la finitura, i tecnici scelgono solitamente utensili a 45°, poiché i taglienti meno profondi rimuovono aggressivamente il materiale. L'evacuazione dei trucioli rimane adeguata, mentre la trazione assiale è maggiore.

SPEED TIGER offre una gamma di frese progettate specificamente per l'alluminio. Ad esempio, la Fresa a testa quadra AP è un utensile da taglio per alluminio specializzato prodotto in una fabbrica certificata ISO-9001. Il suo design a una scanalatura garantisce un'evacuazione dei trucioli superiore, mentre l'esterno rinforzato aggiunge resistenza e durata per applicazioni ad alta intensità.

★ Caratteristiche principali dell'AP a una scanalatura:

1. Ottimizzato per la lavorazione ad alta velocità e la rimozione di materiale sfuso.
2. Eccelle nella lavorazione di legno, alluminio, rame, plastica, ottone, acciaio al carbonio (~HB225), acciaio legato (HB225–325) e acciaio pre-tempra (fino a HRC45).
3. La geometria e le ampie tasche per trucioli consentono una rimozione efficiente dei trucioli, consentendo velocità di avanzamento più elevate e tempi di ciclo più brevi.

SPEED TIGER offre anche la Serie N per applicazioni non ferrose come l'alluminio. La Punta per trapano in carburo AL migliora la precisione riducendo lo spazio tra la punta del trapano e il tagliente.

★ Design speciale del trapano AL:

1. Doppio margine: il secondo margine ha anche un tagliente, garantendo una foratura a superficie liscia e tagli diritti ad alta precisione.
2. Design ad alta rigidità e spazio di rimozione dei trucioli ampliato.
3. Posizionamento superiore del margine migliorato per una maggiore precisione di foratura.

La Punta per trapano in carburo ALC condivide il tagliente a doppio margine dell'AL per tagli diritti ad alta precisione e foratura a superficie liscia. Inoltre, è dotato di un foro per il refrigerante per ridurre le temperature in applicazioni ad alto numero di giri. Il posizionamento superiore del margine migliorato migliora la precisione del foro nei pezzi in lavorazione in lega di alluminio e rame.

I trapani della serie N sono adatti a varie leghe di alluminio, tra cui A7075, AlZnCu1.5, AC, ADC e A1070.

★ Design speciale del trapano ALC con refrigerante passante:

1. Doppio margine per foratura a superficie liscia e tagli diritti ad alta precisione.
2. Design ad alta rigidità e spazio di rimozione dei trucioli ampliato.
3. Posizionamento superiore del margine migliorato per una maggiore precisione di foratura.

La Fresa AUE High-Feed U-Type migliora significativamente la velocità di rimozione del materiale (MRR) e la finitura superficiale grazie all'efficace evacuazione dei trucioli ad alte velocità. I suoi denti robusti e il doppio angolo di scarico garantiscono una produttività eccezionale, con un aumento del 100% grazie alla maggiore durezza dei denti.

★ Caratteristiche principali della fresa in carburo AUE:

1. Velocità di taglio più elevate grazie a un MRR superiore, soprattutto nella scanalatura.
2. Il design a U ad avanzamento elevato lo rende ideale per leghe di alluminio e rame.
3. Denti robusti e doppio angolo di scarico: la maggiore durezza dei denti aumenta la produttività.
4. Design dei denti ottimizzato per la lega: che si tratti di sgrossatura o finitura, la finitura superficiale è notevolmente migliorata da un'efficiente rimozione dei trucioli.